Propelan komposit

Propelan komposit adalah propelan bahan pendorong padat yang terdiri dari matriks makromolekul polimer yang mudah terbakar, yang disebut pengikat, diisi dengan oksidan padat berbentuk bubuk dan, seringkali, dengan logam berbentuk bubuk yang berperan sebagai bahan bakar dengan pengikat. Oksidator dan reduksi tidak terdapat dalam molekul yang sama.

Pengikat

Pengikat propelan komposit harus memenuhi beberapa syarat:

• Harus cair selama pencampuran komponen propelan
• Harus kompatibel secara kimia dengan oksidan
• Harus mampu menyerap laju beban yang sangat tinggi
• Harus mempunyai elastisitas yang mampu menjamin kohesi balok pada saat penyalaan dan pembakaran.

Pengikat tradisional untuk propelan komposit terbuat dari 70 hingga 80% pra -polimer yang memberikan sebagian besar sifatnya melalui sifat residu terpolimerisasi (butadiena H 2 C=CH–CH=CH 2, akrilonitril H 2 C=CH–C≡Natau isobutena H 2 C=C(CH 3) 2misalnya) atau ujung rantainya (hidroksil –OH, misalnya). Rantai itu sendiri terdiri dari monomer organik (berdasarkan karbon , nitrogen , oksigen, dan hidrogen) yang diulang beberapa lusin kali. Pengikat teroksigenasi digunakan untuk propelan dingin. Polisiloksan –[SiR 2 –O– ] halmemiliki kelemahan karena dibuat dari silikon, yang merupakan atom berat dan produk pembakarannya silikon dioksida SiO 2) padat. Pengikat terbaik sebenarnya adalah hidrokarbon, mudah terbakar seluruhnya sehingga tidak mengandung oksigen atau nitrogen dalam rantainya.

Pra-polimer yang paling banyak digunakan untuk membuat pengikat propelan komposit adalah:

• polibutadiena , khususnya polibutadiena hidroksitelekelat (PBHT), dengan ujung hidroksil
• poliuretan _
• polibutadiena – asam akrilat – akrilonitril terpolimer (PBAN ) , kurang beracun dibandingkan PBHT.

Zat pengikat silang memberikan koherensinya pada pra-polimer dengan memastikan adanya hubungan antara rantai makromolekul (misalnya diisosianat yang membentuk jembatan uretan antara hidroksil terminal pra-polimer di satu sisi dan triol di sisi lain). sedangkan bahan pemlastis digunakan untuk memudahkan pembentukan blok propelan. Keseluruhannya merupakan pengikat, yang biasanya mewakili 10 hingga 15% massa propelan komposit.

Pengoksidasi

Pengikat tersebut menggabungkan sejumlah muatan tertentu yang menentukan karakteristik energi propelan. Kita selalu mempunyai setidaknya satu muatan pengoksidasi, yang memiliki karakteristik memiliki entalpi pembentukan setinggi mungkin, terurai pada suhu yang wajar dan menyediakan oksigen selama penguraiannya agar mampu, antara lain, untuk membakar muatan tersebut. bahan pengikat. Oksidan utama yang memuat propelan padat adalah:

• amonium perklorat NH4ClO4
• kalium perklorat KClO4
• amonium nitrat NH4NO3
• oktogen (HMX), heksogen ( RDX) atau bahkan nitroguanidin H2N–C(=NH)–NH–N+OO−.

Oksidan biasanya mewakili 60 hingga 70% massa propelan komposit.

Bahan bakar

Pengikat dapat digunakan sendiri sebagai bahan bakar, tetapi paling sering peran ini diberikan pada bubuk logam, terutama:

• Aluminium dengan amonium perklorat ( oksidan / pasangan bahan bakar paling energik)
• Magnesium dengan amonium nitrat dan amonium perklorat

Serbuk logam yang mudah terbakar biasanya mewakili 15 hingga 20% propelan komposit.

Nomenklatur dan aplikasi

Di Prancis, nama propelan komposit sesuai dengan tata nama yang secara tepat menggambarkan sifat pengikat, oksidan, dan bahan bakar yang digunakan, yaitu:

1. awalan yang menunjukkan pra-polimer pengikat:
   • buta- : polibutadiena
   • iso- : poliuretan
   • nitra- : pengikat nitrasi
   • plasto- : polivinil klorida
   • sili- : silikon
   • sulfu- : polisulfida
2. sisipan satu huruf yang menunjukkan oksidan :
   • -l- : amonium perklorat NH4ClO4
   • -m- : heksogen (RDX) atau oktogen (HMX)
   • -n- : amonium nitrat NH4NO3
   • -p- : kalium perklorat KClO4
3. dan akhiran yang menunjukkan muatan logam:
   • -abe : berilium
   • -ane : alumunium
   • -èbe : boron
   • -ite : non logam.

Jadi, butalana 69-19 , yang digunakan misalnya oleh roket Vega tahap pertama yang penerbangan pertamanya dilakukan pada tahun 2012, adalah propelan komposit amonium perklorat yang menggabungkan 69% amonium perklorat sebagai oksidator dengan 19% aluminium sebagai bahan bakar. pengikat polibutadiena 12%.

Secara umum, propelan komposit dengan segala keragamannya sangat banyak digunakan di semua pesawat ruang angkasa berbahan bakar padat, termasuk rudal balistik antarbenua, tetapi juga pada rudal jarak menengah dan pendek yang sederhana.

Lihat pula

• Roket
• Bahan bakar
• Roket propelan padat
• Propelan roket
• Massa kerja
• Mesin roket